Fluida dan Hukum Archimedes

BAB I

PENDAHULUAN

A.        Latar Belakang

Benda padat mempertahankan bentuk dan ukuran yang tetap; bahkan jika sebuah gaya yang besar diberikan pada sebuah benda padat, benda tersebut tidak langsung berubah bentuk atau volumenya. Benda cair tidak memperthankan bentuk yang tetap melainkan mengambil bentuk tempat yang ditempatinya, tetapi seperti benda padat benda cair tidak langsung dapat ditekan, dan perubahan volume yang signifikan terjadi jika gaya diberikan gaya yang besar.

Gas tidak memiliki bentuk maupun volume yang tetap, gas akan menyebar untuk memenuhi tempatnya. Sebagai contoh, ketika udara dipompa ke dalam ban mobil, udara tersebut tidak seluruhnya mengalir ke bagian bawah ban seperti zat cair; melainkan menyebar untuk memenuhi seluruh volume ban karena zat cair dan gas tidak mempertahankan bentuk tetap, keduanya memiliki kemampuan untuk mengalir; dengan demikian kedua-duanya sering disebut sebagai fluida.

B.        Tujuan Penulisan

Dari penyusunan makalah ini, penyusun mengharapkan dapat memberikan sumbangsi dalam peningkatan pengetahuan pembaca mengenai Fluida khususnya. Berikut tujuan-tujuan lain penyusun dalam penyusunan makalah ini.

a.         Untuk mengetahui proses Tekanan yang dilakukan Fluida.

b.         Untuk mengetahui Bagaimana pemanfaatan hal tersebut.

c.          Memberikan informasi kepada pembaca mengenai Fluida.

C.        Metode Pengumpulan Data

Metode yang digunakan penyusun untuk mendapatkan data yaitu dengan cara mengidentifikasi dari beberapa sumber-sumber yang terpercaya. Dengan terlebih dahulu mengadakan klasifikasi terhadap bahan-bahan yang didapatkan demi mendapatkan hasil yang diinginkan.

BAB II

PEMBAHASAN

A.        Massa Jenis dan Gravitasi Khusus

Massa jenis (density), ρ, sebuah benda (ρ adalah huruf kecil dari abjad Yunani “rho” didefinisikan sebagai massa per satuan volume:

ρ = m/V ,

dimana m adalah massa benda dan V  merupakan volumenya.

Kerapatan alias massa jenis fluida homogen (sama) pada dasarnya berbeda dengan kerapatan zat padat homogen. Besi atau es batu misalnya, memiliki kerapatan yang sama pada setiap bagiannya. Berbeda dengan fluida, misalnya atmosfer atau air. Pada atmosfer bumi, makin tinggi atmosfir dari permukaan bumi, kerapatannya semakin kecil sedangkan untuk air laut, misalnya, makin dalam kerapatannya semakin besar. Massa jenis alias kerapatan dari suatu fluida homogen dapat bergantung pada factor lingkungan seperti temperature (suhu) dan tekanan.

Satuan Sistem Internasional untuk massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg/m³). Untuk satuan CGS alias centimeter, gram dan sekon, satuan Massa jenis dinyatakan dalam gram per centimeter kubik (gr/cm³).

Berikut ini data massa jenis dari beberapa zat.

Zat	Kerapatan (kg/m3)
Zat Cair
Air (4o C)	1,00 x 103
Air Laut	1,03 x 103
Darah	1,06 x 103
Bensin	0,68 x 103
Air raksa	13,6 x 103
Zat Padat
Es	0,92 x 103
Aluminium	2,70 x 103
Besi & Baja	7,8 x 103
Emas	19,3 x 103
Gelas	2,4 – 2,8 x 103
Kayu	0,3 – 0,9 x 103
Tembaga	8,9 x 103
Timah	11,3 x 103
Tulang	1,7 – 2.0 x 103
Zat Gas
Udara	1,293
Helium	0,1786
Hidrogen	0,08994
Uap air  (100 oC)	0,6

Kerapatan zat yang dinyatakan dalam tabel di atas merupakan kerapatan zat pada suhu 0^o C dan tekanan 1atm (atmosfir alias atm = satuan tekanan.

Gravitasi khusus suatu zat dapat diperoleh dengan membagi kerapatannya dengan 10³ kg/m³ (kerapatan air pada suhu 4^o C). Gravitasi khusus tidak memiliki satuan dan dimensi.

Apabila kerapatan suatu benda lebih kecil dari kerapatan air, maka benda akan terapung. Gravitasi khusus benda yang terapung lebih kecil dari 1. Sebaliknya jika kerapatan suatu benda lebih besar dari kerapatan air, maka gravitasi khususnya lebih besar dari 1. Untuk kasus ini benda tersebut akan tenggelam.

Berat jenis suatu zat merupakan perbandingan berat zat tersebut terhadap volumenya. Satuan sistem internasional untuk berat jenis adalah N/m³.

B.        Tekanan pada Fluida

Tekanan didefinikan sebagai gaya per satuan luas, dimana gaya F dipahami bekerja tegak lurus terhadap permukaan A:

Tekanan = P =   F/A

Dengan demikian gaya yang bekerja pada luas daerah tersebut adalah F = mg = ρAhg, di mana Ah adalah volume  kolom, ρ adalah massa jenis zat cair (dianggap konstan), dan g adalah percepatan gravitasi. Tekanan P, dengan demikian adalah:

P = ρgh

Dengan demikian, tekanan berbanding lurus dengan massa jenis zat cair, dan dengan kedalaman di dalam zat cair. Pada umumnya, tekanan pada kedalaman yang sama dalam zat cair yang serba sama adalah sama.

C.        Prinsip Pascal

Prinsip Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada cairan dalam suatu tempat tertutup akan diteruskan sama besar ke setiap bagian fluida dan dinding wadah.

Fluida ( zat alir ) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. Prinsip Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada fluida dalam sutu tempat akan menambah tekanan keseluruh dengan besar yang sama.

Tekanan yang dilakukan pada zat cair akan diteruskan ke semua arah sama.

P₁ = P₂                F₁/A₁ = F₂/A₂

D.        Hukum Archimedes

Benda di dalam zat cair akan mengalami pengurangan berat sebesar berat zat cair yang dipindahkan.

Tiga keadaan benda di dalam zat cair:

a.    tenggelam: W>Fa Þ rb > rz

b.    melayang: W = Fa Þ rb = rz

c.    terapung: W=Fa Þ rb.V=rz.V' ; rb<rz

Dimana :

W = berat benda
Fa = gaya ke atas = rz . V' . g
rb = massa jenis benda
rz = massa jenis fluida
V = volume benda
V' = volume benda yang berada dalam fluida

Akibat adanya gaya ke atas ( Fa ), berat benda di dalam zat cair (Wz) akan berkurang menjadi:

Wz = W - Fa

Wz = berat benda di dalam zat cair

Tegangan Permukaan

Tegangan permukaan ( g) adalah besar gaya ( F ) yang dialami pada permukaan zat cair persatuan panjang(l)

g = F / 2l

Kapilaritas

Kapilaritas ialah gejala naik atau turunnya zat cair ( y ) dalam tabung kapiler yang dimasukkan sebagian ke dalam zat cair karena pengarah adhesi dan kohesi.

y = 2 g cos q / r g r

y = kenaikan/penurunan zat cair pada pipa (m)

g = tegangan permukaan (N/m)

q = sudut kontak (derajat)

p = massa jenis zat cair (kg / m³)

g = percepatan gravitas (m / det²)

r = jari-jari tabung kapiler (m)

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, C. Douglas. 1998. Fisika. Jakarta: Erlangga

Nulhakim, Lukman. 2007. Belajar Efektif Fisika. Jakarta: PT. Intimedia Cipta Nusantara